DE60015499T2

DE60015499T2 - FREEZER PROTECTION FOR WATER COOLER

Info

Publication number: DE60015499T2
Application number: DE60015499T
Authority: DE
Inventors: K. Gregory BEAVERSON; William Mcquade
Original assignee: York International Corp
Current assignee: York International Corp
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: CA2356369C; US6026650A; JP3953736B2; JP2002535591A; EP1144924B1; DE60015499D1; CA2356369A1; EP1144924A1; CN1171056C; WO2000042365A1; AU2412200A; CN1337000A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung des Einfrierens des Kühlwassers in einem wassergekühlten Kühler in einem HVAC- (Heiz-, Ventilations- und Klimatisierungs-) System. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur Verhinderung des Einfrierens des Kühlwassers in einem wassergekühlten Kühler.The The present invention relates to a method for preventing the Freezing the cooling water in a water-cooled cooler in a HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) system. The invention also relates to a system for preventing the Freezing the cooling water in a water-cooled Cooler.

Oft ist es notwendig, wassergekühlte Kühler bei Temperaturen zu betreiben, die innerhalb weniger Grade des Gefrierpunkts von Wasser liegen. Bekanntermaßen wird das Wasser in dem Kühler in einem Wärmetauscher abgekühlt, in dem das Wasser durch ein Kältemittel abgekühlt wird, das Wärme aus dem Wasser in einem Verdampfer aufnimmt. Bei vorhandenen Wasserkühlern ist das Steuersystem oft so programmiert, dass es den Wasserkühler abschaltet, sobald die Verdampfertemperatur auf eine bestimmte Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts fällt. Dieses Abschalten kann selbst dann geschehen, wenn dieser Temperaturabfall nur vorübergehend ist und nicht zu einem Einfrieren des Wassers in dem Wasserkühler führen würde. Diese vorübergehenden Temperaturabfälle beruhen oft auf Systemstörungen, die durch schwankende Aufbaulasten, Anfahren oder eine beliebige Anzahl anderer Gründe verursacht werden. Diese Abschaltvorgänge sind oftmals unnötig, da das Wasser in den Rohren nicht sofort gefriert.Often it is necessary water-cooled Cooler at Operating temperatures that are within a few degrees of freezing lying by water. As is known, gets the water in the cooler in a heat exchanger cooled, in which the water passes through a refrigerant chilled that will be heat from the water in an evaporator. For existing water coolers is the control system is often programmed to shut off the water cooler as soon as it is turned off the evaporator temperature to a certain temperature below of freezing falls. This shutdown can happen even if this temperature drop only temporarily is and would not lead to a freezing of the water in the water cooler. These temporary temperature waste are often based on system disorders, by fluctuating construction loads, starting or any Number of other reasons caused. These shutdowns are often unnecessary because the water in the pipes does not freeze immediately.

Die DE-A-195 18 977 offenbart ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.The DE-A-195 18 977 discloses a system according to the preamble of the claim 16th

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wäre von Vorteil, über ein System zu verfügen, das den Kühler eine begrenzte Zeit während einer solchen Störung weiterlaufen lassen würde, wenn ein Abschalten des HVAC-Systems unnötig ist. Ein derartiges System oder Verfahren verhindert die hohen Kosten, die mit häufigen Abschaltvorgängen verbunden sind.It would be from Advantage over to have a system that the radiator a limited time during one such disorder would continue if switching off the HVAC system is unnecessary. Such a system or method prevents the high costs associated with frequent shutdowns are.

Dementsprechend werden ein Verfahren und System zum Schutz von Wasserkühlern in HVAC-Systemen vor dem Einfrieren ohne unnötige Abschaltvorgänge des HVAC-Systems beschrieben.Accordingly become a method and system for the protection of water coolers in HVAC systems before freezing without unnecessary shutdown of the HVAC system described.

Ziele und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch praktische Anwendung der Erfindung erfahren werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden mittels der Elemente und Kombinationen, auf die in den beigefügten Ansprüchen besonders hingewiesen wird, umgesetzt und erzielt.aims and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows set out and partially apparent from the description or can by practical application of the invention. The goals and Advantages of the invention are achieved by means of the elements and combinations, to those in the attached claims is particularly noted, implemented and achieved.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abschalten eines Wasserkühlers zur Verhinderung eines übermäßigen Einfrierens von Kühlwasser und einer Beschädigung des Kühlers zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
periodisches Messen der Temperatur des Kältemittels im Kühler;
periodisches Zählen der Zeitdauer, die das Kältemittel unterhalb einer vorher festgelegten Gefriertemperatur von Wasser im Kühler liegt, in vorher festgelegten Abständen;
periodisches Vergleichen der gezählten Zeit in vorher festgelegten Abständen mit einer bestimmten Maximalzeit, die der Kühler funktionieren kann, wenn das Kältemittel eine gemessene Temperatur unterhalb der vorher festgelegten Gefriertemperatur aufweist, ohne den Kühler zu beschädigen; und
Abschalten des Kühlers, wenn die gezählte Zeit die bestimmte Maximalzeit in einem der vorher festgelegten Abstände überschreitet.According to the present invention, there is provided a method of shutting down a water cooler to prevent excessive freezing of cooling water and damage to the cooler, comprising the steps of:
periodically measuring the temperature of the refrigerant in the radiator;
periodically counting the amount of time the refrigerant is below a predetermined freezing temperature of water in the radiator at predetermined intervals;
periodically comparing the counted time at predetermined intervals with a predetermined maximum time that the radiator can operate when the refrigerant has a measured temperature below the predetermined freezing temperature without damaging the radiator; and
Turning off the radiator when the counted time exceeds the specified maximum time at one of the predetermined intervals.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren die Schritte des periodischen Vergleichens der gemessenen Temperatur mit einer vorher festgelegten Minimal-Abschalttemperatur und des Abschaltens des Kühlers, wenn die gemessene Temperatur unter die vorher festgelegte Minimal-Abschalttemperatur fällt.According to one In another aspect, the method comprises the steps of periodic Comparing the measured temperature with a predetermined one Minimum shutdown temperature and shutdown of the cooler when the measured temperature below the predetermined minimum shutdown temperature falls.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Schritt des Zählens der Zeitdauer, die das Kältemittel im Kühler unter einer vorher festgelegten Gefriertemperatur liegt, die Schritte des Erhöhens der Zählung um ein vorgewähltes Inkrement während jedes vorgewählten Abstands, in dem die gemessene Temperatur unter die vorher festgelegte Gefriertemperatur fällt, und des Verringerns der Zählung um das vorgewählte Inkrement während jedes vorgewählten Abstands, in dem die gemessene Temperatur größer oder gleich den vorher festgelegten Gefriertemperaturen ist, umfassen.According to one In another aspect, the step of counting the time duration that the Refrigerant in the cooler is below a predetermined freezing temperature, the steps of elevating the count around a selective one Increment during each selected Distance in which the measured temperature below the predetermined Freezing temperature falls, and reducing the count around the selected one Increment during each selected Distance in which the measured temperature is greater than or equal to the previous one fixed freezing temperatures include.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt kann das Verfahren ferner den Schritt des Abschaltens des Kühlers umfassen, wenn die gemessene Temperatur unter einer vorher festgelegten Minimal-Abschalttemperatur liegt, selbst wenn der Zählwert nicht größer als die bestimmte Maximalzeit ist. Das Verfahren kann auch den Schritt des Berechnens der bestimmten Maximalzeit während jedes vorgewählten Abstands umfassen, die der Kühler bei einer gemessenen Temperatur unterhalb der vorher bestimmten Gefriertemperatur funktionieren darf. Die vorbestimmten Abstände für das Zählen und die Vergleichsschritte sind dieselben Abstände.According to one In still another aspect, the method may further include the step of turning off the radiator include when the measured temperature is below a predetermined one Minimum shutdown temperature is, even if the count is not greater than the certain maximum time is. The procedure may also include the step calculating the determined maximum time during each preselected distance include the radiator at a measured temperature below the predetermined freezing temperature may work. The predetermined distances for the counting and the comparison steps are the same distances.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Schritt des Abschaltens des Kühlers nur erfolgen, wenn die gemessene Temperatur unter der vorher festgelegten Gefriertemperatur liegt.According to one Another aspect may be the step of turning off the radiator only take place when the measured temperature is below the predetermined one Freezing temperature is.

Gemäß einem anderen Aspekt wird der Schritt des periodischen Messens der Temperatur des Kältemittels in dem Kühler durch eine Direkttemperaturmessvor richtung durchgeführt. Alternativ kann der Schritt des periodischen Messens der Temperatur des Kältemittels in dem Kühler durch einen Druckwandler bzw. Drucksensor durchgeführt werden.According to one Another aspect is the step of periodically measuring the temperature of the refrigerant in the cooler performed by a Direkttemperaturmessvor direction. Alternatively, you can the step of periodically measuring the temperature of the refrigerant in the cooler be performed by a pressure transducer or pressure sensor.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System zum Abschalten eines Wasserkühlers zum Verhindern eines übermäßigen Einfrierens von Kühlwasser und einer Beschädigung des Kühlers zur Verfügung gestellt, das Folgendes umfasst:
einen Sensor zum periodischen Messen der Temperatur von Kältemittel im Kühler; und das dadurch gekennzeichnet ist, dass es des Weiteren folgendes umfasst:
eine Einrichtung zum Speichern der Maximalzeit, die das Kältemittel im Kühler bei einer gemessenen Temperatur unterhalb einer vorher festgelegten Gefriertemperatur von Wasser im Kühler liegen darf, ohne den Kühler zu beschädigen; und
eine Steuerung, die in vorher festgelegten Abständen periodisch die Zeitdauer zählt, die die gemessene Temperatur des Kältemittels unterhalb der vorher festgelegten Gefriertemperatur liegt, die Zeitdauer mit der bestimmten Maximalzeit vergleicht und den Kühler abschaltet, wenn die gezählte Zeit mehr beträgt als die bestimmte Maximalzeit.According to another aspect, there is provided a system for shutting down a water cooler to prevent excessive freezing of cooling water and damage to the radiator, comprising:
a sensor for periodically measuring the temperature of refrigerant in the radiator; and characterized in that it further comprises:
means for storing the maximum time that the refrigerant in the cooler may be at a measured temperature below a predetermined freezing temperature of water in the cooler without damaging the cooler; and
a controller that periodically counts, at predetermined intervals, the period of time that the measured temperature of the refrigerant is below the predetermined freezing temperature, compares the time duration with the determined maximum time, and turns off the radiator when the counted time is greater than the determined maximum time.

Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung rein exemplarisch und erläuternd sind und die Erfindung, wie sie beansprucht ist, nicht einschränken. Die beigefügten Zeichnungen, die in der vorliegende Beschreibung enthalten sind und einen Teil davon darstellen, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.It It is understood that both the above general description as well as the following detailed description purely exemplary and explanatory and do not limit the invention as claimed. The attached Drawings included in the present specification and part thereof illustrate embodiments of the invention and together with the description to serve the Explain principles of the invention.

1 ist eine graphische Darstellung zur Berechnung der dimensionslosen Zeit bis zum vollständigen Erstarren von Flüssigkeit in einem Rohr. 1 is a graph for calculating the dimensionless time to complete solidification of liquid in a pipe.

2 ist eine graphische Darstellung, die die Zeit bis zum Erstarren von stehendem Wasser in einem Verdampferrohr bei verschiedenen Kältemittelsättigungstemperaturen zeigt. 2 Fig. 10 is a graph showing the time to solidification of stagnant water in an evaporator tube at various refrigerant saturation temperatures.

3A und 3B sind Flussdiagramme, die die intelligente Gefrierschutzroutine zeigen. 3A and 3B are flowcharts showing the intelligent antifreeze routine.

4 ist ein Diagramm eines Kühlsystems und eines Bedienfelds, die mit der vorliegenden Erfindung konsistent sind. 4 FIG. 12 is a diagram of a cooling system and a control panel consistent with the present invention. FIG.

Nun wird auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, detailliert Bezug genommen. Wenn möglich, werden in allen Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um dieselben oder ähnliche Teile zu bezeichnen.Now to the present preferred embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings are referenced in detail. If possible, in all drawings the same reference numerals used to the same or similar To designate parts.

Die vorliegende Erfindung ist auf Verfahren und Systeme zum Schützen eines Wasserkühlers vor Schäden, die durch übermäßiges Einfrieren von Wasser in dem Kühler verursacht werden; gerichtet. Ein allgemeines System, bei dem die Erfindung angewendet wird, ist mittels Beispiel in 4 veranschaulicht. Wie gezeigt ist, ist der Wasserkühler in einem HVAC-Kühlsystem 100 eingebaut, das einen Zentrifugalkompressor 110, einen Kondensator 112, einen Wasserkühler (einen Verdampfer) 126 und ein Bedienfeld 140 für das System umfasst. Der Zentrifugalkompressor 110 komprimiert den Kältemitteldampf und führt ihn über die Leitung 114 dem Kondensator 112 zu. Der Kondensator umfasst eine mit einem Kühlturm 122 verbundene Wärmetauscherspule 116. Das kondensierte flüssige Kältemittel aus dem Kondensator 112 fließt über die Leitung 124 zu einem Verdampfer 126. Der Verdampfer 126 umfasst zum Beispiel eine Wärmetauscherspule 128 mit einer Zufuhrleitung 128S und einer Rückleitung 128R in Verbindung mit einer Kühllast 130. Wasser fließt über die Rückleitung 128R in den Verdampfer und verlässt den Verdampfer über die Zufuhrleitung 128S. Der Verdampfer kühlt die Temperatur des Wassers in den Rohren ab. Die Wärmetauscherspule 128 kann mehrere Rohrbündel enthalten. Das Dampfkältemittel in dem Verdampfer 126 kehrt dann zur Vollendung des Zyklus über eine Saugleitung 132 in den Kompressor 110 zurück.The present invention is directed to methods and systems for protecting a water radiator from damage caused by excessive freezing of water in the radiator; directed. A general system to which the invention is applied is exemplified in FIG 4 illustrated. As shown, the water cooler is in a HVAC refrigeration system 100 installed, which is a centrifugal compressor 110 , a capacitor 112 , a water cooler (an evaporator) 126 and a control panel 140 for the system. The centrifugal compressor 110 compresses the refrigerant vapor and passes it over the line 114 the capacitor 112 to. The condenser includes one with a cooling tower 122 connected heat exchanger coil 116 , The condensed liquid refrigerant from the condenser 112 flows over the line 124 to an evaporator 126 , The evaporator 126 For example, it includes a heat exchanger coil 128 with a supply line 128S and a return 128R in conjunction with a cooling load 130 , Water flows over the return line 128R in the evaporator and leaves the evaporator via the supply line 128S , The evaporator cools the temperature of the water in the pipes. The heat exchanger coil 128 can contain several tube bundles. The vapor refrigerant in the evaporator 126 then returns to completion of the cycle via a suction line 132 in the compressor 110 back.

Das System weist einen Sensor 160 zum Messen der Temperatur oder des Drucks in dem Wasserkühler auf. Der Sensor befindet sich bevorzugt an einer Stelle zwischen einem Bündel von Rohren in dem Verdampfermantel. Typischerweise befindet sich der Sensor in der Kältemittelströmung. Das Signal 162 aus dem Sensor wird zu einem Bedienfeld 140 geleitet, das einen Analog-zu-Digital(A/D-) Wandler 148, einen Mikroprozessor 150, einen nichtflüchtigen Speicher 144 und ein Schnittstellenmodul 146 aufweist. Die Bedienung des Bedienfelds wird nachstehend genauer erörtert. Das konventionelle Flüssigkeitskühlersystem umfasst viele weitere Merkmale, die nicht in 4 gezeigt sind. Auf diese Merkmale ist absichtlich verzichtet worden, um die Zeichnung zur leichteren Veranschaulichung zu vereinfachen.The system has a sensor 160 for measuring the temperature or pressure in the water cooler. The sensor is preferably located at a location between a bundle of tubes in the evaporator jacket. Typically, the sensor is in the refrigerant flow. The signal 162 from the sensor becomes a control panel 140 This is an analog-to-digital (A / D) converter 148 , a microprocessor 150 , a non-volatile memory 144 and an interface module 146 having. Operation of the control panel will be discussed in more detail below. The conventional chiller system includes many other features that are not available in the 4 are shown. These features have been deliberately omitted to simplify the drawing for ease of illustration.

Wasserkühler sind oft dahingehend spezifiziert, bei Wassertemperaturen innerhalb weniger Celsiusgrade (Fahrenheitgrade) vom Gefrierpunkt von Wasser (0°C (32°F)) zu funktionieren. Übergänge in Kühlerbetriebsbedingungen, die durch Anfahren, schwankende Aufbaubelastungen usw. verursacht werden, können dazu führen, dass die Verdampferkältemittelsättigungstemperatur vorübergehend unter diesen Wert fällt. Wenn es ausreichend lange bei diesem Zustand bleibt, kann sich Eis in den Kühlwasserrohren des Verdampfers bilden. In extremen Fällen kann das Wasser in den Rohren festfrieren, das Rohr sprengen und die Einheit beschädigen.Water coolers are often specified to operate at water temperatures within a few degrees Fahrenheit from the freezing point of water (32 degrees Fahrenheit). Transitions in radiator operating conditions caused by start-up, fluctuating build-up loads, etc. may cause the evaporator refrigerant saturation temperature to drop temporarily below this level. If left in this condition for a sufficient time, ice may form in the evaporator's cooling water pipes. In extreme cases, the water in the pipes may freeze, blow up the pipe and damage the unit.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, Gefrierpunktschutzverfahren und -systeme zur Verfügung zu stellen, welche die Kältemitteltemperatur in dem Kühler während beschränkter Zeiträume unter den Gefrierpunkt von Wasser fallen lassen, ohne sofort abzuschalten. Die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung schalten den Wasserkühler nach einer berechneten Zeitdauer ab, verhindern aber jene Art von Abschaltvorgängen, die unnötig sind. Andererseits verhindert das vorliegende Verfahren wirksam, dass die Rohre einfrieren. Um dies zu erreichen, wurde ein Verfahren zur Bestimmung einer sicheren Zeitgrenze entwickelt, bis zu der ein Kühler unter dem Gefrierpunkt von Wasser arbeiten kann. Da die Zeit, die Wasser zum Einfrieren benötigt, davon abhängt, wie weit sich die Verdampfertemperatur unterhalb des Gefrierpunkts befindet, muss diese Zeitgrenze für unterschiedliche Kühlertemperaturen festgesetzt werden. Wie nachstehend erläutert ist, besteht das bevorzugte Verfahren darin, einen mathematischen Algorithmus anzuwenden, der den geeigneten sicheren Zeitraum für eine gemessene Kältemitteltemperatur im Kühler bestimmt. Gemäß der Erfindung können verschiedene Algorithmen zur Bestimmung dieser Zeit und ebenso ein empirisches Testen eines gegebenen Systems verwendet werden. Beispielsweise können Bestimmungen sicherer Zeiträume für eine gegebene Temperatur ermittelt werden, indem spezifische Wasserkühler unterschiedlichen Gefriertemperaturen ausgesetzt werden und die Zeit bestimmt wird, die benötigt wird, damit Wasser bei jeder Temperatur bis zu einer vorgegebenen Stufe gefriert. Durch solches empirische Testen kann eine Tabelle mit Datenpunkten bestimmt und in den Speicher eines Computersystems vom nachstehend beschriebenen Typ eingegeben werden. Es wird jedoch bevorzugt, einen Algorithmus auf der Basis geeigneter Annahmen, die sichere Maximalzeiten für eine gegebene gemessene Temperatur des Kältemittels analytisch bestimmen können, einzusetzen.Of the Purpose of the present invention is freezing point protection method and systems available to set the refrigerant temperature in the cooler while limited periods under drop the freezing point of water without switching off immediately. The methods and systems of the present invention reconnect the water cooler a calculated period of time, but prevent those kind of shutdowns that are unnecessary. On the other hand, the present method effectively prevents freeze the pipes. To achieve this, a procedure has been adopted designed to determine a safe time limit, up to the one cooler can work below freezing point of water. Because the time, the Water needed for freezing, depends on how far is the evaporator temperature below freezing? This time limit must be set for different radiator temperatures be fixed. As explained below, the preferred one is Method is to apply a mathematical algorithm that the appropriate safe period for a measured refrigerant temperature in the cooler certainly. According to the invention can different algorithms for determining this time and as well empirical testing of a given system. For example can Provisions of safe periods for one given temperature by different from specific water cooler Freezing temperatures are suspended and the time is determined which needed will allow water at any temperature up to a predetermined level Stage freezes. Through such empirical testing can be a table determined with data points and into the memory of a computer system of the type described below. It will, however preferred, an algorithm based on appropriate assumptions, the safe maximum times for analytically determine a given measured temperature of the refrigerant can, use.

Beispielsweise wurde zur Entwicklung dieses Algorithmus eine mathematische Übergangsleitungsanalyse an einem repräsentativen Verdampferrohr durchgeführt. Um die Gefahr eines Einfrierens bei diesem Verfahren zu senken, wurde ein bevorzugter Algorithmus auf der Grundlage des Szenariums für den ungünstigsten Betriebsfall für ein Kühlereinfrieren entwickelt. Das Szenarium für den ungünstigsten Betriebsfall, bei dem das Einfrieren des Wasserkühlers in kürzester Zeit erfolgt, tritt in dem unwahrscheinlichen Fall auf, dass das Verdampferrohr teilweise oder ganz durch eine Durchgangsdrosseldichtung oder ein anderes Hindernis blockiert ist. In diesem Szenarium kann das Wasser nicht in das Rohr eintreten oder es verlassen, sondern ist stattdessen in dem Rohr gefangen, während der umgebende Kältemitteldampf unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird. Da das Wasser Wärme nicht konvektiv weiterleiten kann (wobei kleinere natürliche Kon vektionswirkungen vernachlässigt werden), wird die Hauptart der Wärmeübertragung eine Leitung in Radialrichtung.For example For the development of this algorithm, a mathematical transition analysis has been developed at a representative Evaporator tube performed. To reduce the risk of freezing in this process, became a preferred algorithm based on the scenario for the unfavorable Operating case for a cooler freezing developed. The scenario for the worst Operating case in which the freezing of the water cooler takes place in the shortest possible time occurs in the unlikely event that the evaporator tube partially or entirely through a port throttle or other Obstacle is blocked. In this scenario, the water can not enter or leave the tube but is instead caught in the pipe while the surrounding refrigerant vapor cooled below freezing becomes. Because the water is heat non-convective (with smaller natural convection effects neglected become) becomes the main type of heat transfer a line in the radial direction.

Da die Leitfähigkeit der Kupferrohre und das Verhältnis von Länge zu Durchmesser einer gegebenen Rohrleitung bekannt sind, vereinfacht sich eine Fourier-Radialleitungsgleichung zu einer Form, die mathematisch lösbar ist. Das numerische Wärmeübertragungsproblem bei einer Flüssigkeit, die in einem langen kreisrunden Rohr gefriert, das in ein Medium mit einer Temperatur unter dem Gefrierpunkt der Flüssigkeit getaucht wird, wurde 1943 von London und Seban gelöst. Deren Gleichung für dimensionslose Zeitparameter wurde auf die vorliegende Anmeldung unter den folgenden Annahmen angewendet:

1. Die physikalischen Eigenschaften von Eis, Dichte, Leitfähigkeit und latenter Schmelzwärme sind konstant.
2. Die Flüssigkeit befindet sich anfangs auf Erstarrungstemperatur (0°C (32°F)).
3. Der Wärmeübertragungskoeffizient auf der Außenseite des Rohrs ist während des Vorgangs konstant.
4. Die Sättigungstemperatur des auf der Außenseite des Rohrs verdampfenden Kältemittels ist konstant.

Since the conductivity of the copper tubes and the length to diameter ratio of a given pipeline are known, a Fourier radial equation simplifies to a shape that is mathematically solvable. The numerical heat transfer problem with a liquid freezing in a long circular tube submerged in a medium having a temperature below the freezing point of the liquid was solved in 1943 by London and Seban. Their equation for dimensionless time parameters was applied to the present application under the following assumptions:

1. The physical properties of ice, density, conductivity and latent heat of fusion are constant.
2. The liquid is initially at solidification temperature (0 ° C (32 ° F)).
3. The heat transfer coefficient on the outside of the pipe is constant during the process.
4. The saturation temperature of the refrigerant evaporating on the outside of the tube is constant.

1 zeigt die Lösung, wie die dimensionslose Zeit das Erstarren der Flüssigkeit vollendet. Im vorliegenden Fall entspricht die dimensionslose Zeit θ* dem Abszissenabschnitt r + = r/r_o = 0 für den geeigneten Wert des Systemparameters h_or_ok. Dies entspricht der dimensionslosen Zeit für das vollständige Erstarren des Rohrs (wobei r = 0). Gleichung 1: θ* = (Tfr – T)kθ(Lfρro 2)worin L_f = latente Schmelzwärme von Eis
ρ = Dichte der festen Phase
T_fr = Gefrierpunkttemperatur
T = gemessene Sättigungstemperatur des Verdampfers
k = Wärmeleitfähigkeit des Eises
θ = Zeit für vollständige s Erstarren des Rohrs
r_o = Rohrinnenradius
h_o = Außenseitenwärmeübertragungskoeffizient 1 shows the solution how the dimensionless time completes the solidification of the liquid. In the present case, the dimensionless time θ * corresponds to the abscissa section r + = r / r _o = 0 for the appropriate value of the system parameter h _o r _o k. This corresponds to the dimensionless time for complete solidification of the pipe (where r = 0). Equation 1: θ * = (T Fri. - T) kθ (L f ρr O 2 ) where L _f = latent heat of fusion of ice
ρ = density of the solid phase
T _fr = freezing point temperature
T = measured saturation temperature of the evaporator
k = thermal conductivity of the ice
θ = time for complete s solidification of the pipe
r _o = inner tube radius
h _o = outside heat transfer coefficient

Die dimensionslose Zeit θ* für das vollständige Erstarren des Rohrs ist in 1 zu finden. Dieser Wert kann dann in Gleichung 1 eingesetzt werden, um nach θ, der Zeit für das vollständige Erstarren des Rohrs, aufzulösen.The dimensionless time θ * for the complete solidification of the pipe is in 1 to find. This Value can then be used in Equation 1 to resolve after θ, the time for complete solidification of the tube.

Wenn die Systemparameter für einen bestimmten Fall auf die vorstehende Lösung angewendet wurden, wurde die folgende Kurve für die Zeit bis zum vollständigen Erstarren von Wasser in einem Standardverdampferrohr bei verschiedenen Sättigungstemperaturen erhalten, wie in 2 gezeigt ist. Diese Tabelle basiert auf einem Standardentwurf für den Verdampfer bei Standardbedingungen und ist rein beispielhaft. Die Datentabelle in 2 schränkt die Erfindung nicht ein. 2 entspricht London, A.L. und Seban, R.A., „Rates of Ice Formation", ASME Transactions, Bd. 65, 1943, American Society of Mechanical Engineers. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die bestimmten Maximalzeitgrenzen durch eine entsprechende Sicherheitsmarge gewichtet und dann in die Steuerlogik des Verfahrens und der Systeme der Erfindung integriert.When the system parameters for a particular case were applied to the above solution, the following curve was obtained for the time to complete solidification of water in a standard evaporator tube at different saturation temperatures, as in 2 is shown. This table is based on a standard design for the evaporator at standard conditions and is purely exemplary. The data table in 2 does not limit the invention. 2 corresponds to London, AL and Seban, RA, "Council of Ice Formation", ASME Transactions, Vol. 65, 1943, American Society of Mechanical Engineers According to a preferred embodiment of the invention, the determined maximum time limits are weighted by an appropriate margin of safety and then into the Control logic of the method and systems of the invention integrated.

Als nächstes wird der Intelligente Gefrierpunktschutz-Steueralgorithmus beschrieben. Das Steuerlogiksystem überwacht die Verdampfersättigungstemperatur auf kontinuierlicher Basis in vorbestimmten Zeitabständen. Ein Beispiel für ein Bedienfeld 140 für das Kühlsystem ist in 4 gezeigt. Ein Sensor 160 ist zum Messen der Verdampfertemperatur oder des Verdampferdrucks vorgesehen. Eine Direkttemperaturmessvorrichtung, wie zum Beispiel ein Thermistor, kann zum Messen der Verdampfertemperatur eingesetzt werden. Alternativ kann eine Druckmessvorrichtung, wie zum Beispiel ein Druckwandler, zum Messen des Ver dampferdrucks eingesetzt werden. Es können auch andere Arten von Temperatur- und Drucksensoren verwendet werden. Wenn ein Druckwandler benutzt wird, erzeugt der Drucksensor/-wandler 160 ein Gleichspannungssignal 162 proportional zum Verdampferdruck. Typischerweise liegt dieses Signal 162 zwischen 0,5 und 4,5 V (Wechselstrom). Wenn ein Thermistor benutzt wird, liefert der Thermistor einen Widerstand, der proportional zur Temperatur ist. Dieser wird über einen Widerstandsteiler, der über eine Spannungsquelle verbunden ist, in ein Spannungssignal 162 umgewandelt. Das Spannungssignal 162 ist eine Eingabe in das Bedienfeld 140 und wird durch einen A/D-Wandler 148 in ein digitales Signal umgewandelt. Dieses digitale Signal, das den Verdampferdruck/die Verdampfertemperatur repräsentiert, kann nun durch den Mikroprozessor 150 in eine entsprechende Verdampfersättigungstemperatur umgewandelt werden. Dieser Wert wird nun in die Gefrierpunktschutzsoftwareroutine eingegeben, die in den folgenden Absätzen detaillierter beschrieben ist. Das Bedienfeld umfasst auch ein Schnittstellenmodul 146, das zum Abschalten des Kühlers dient, wenn die Gefrierpunktschutzroutine signalisiert, dass ein Abschalten angebracht ist. Der Kühler kann durch ein beliebiges herkömmliches Verfahren abgeschaltet werden, beispielsweise durch Senden eines Signals an einen Motoranlasser/Motor 118, der den Kompressor 110 abschaltet. Jedoch ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf dieses Abschaltungsverfahren begrenzt.Next, the Freeze Point Intelligent Control algorithm will be described. The control logic system monitors the evaporator saturation temperature on a continuous basis at predetermined intervals. An example of a control panel 140 for the cooling system is in 4 shown. A sensor 160 is intended for measuring the evaporator temperature or the evaporator pressure. A direct temperature measuring device, such as a thermistor, can be used to measure the evaporator temperature. Alternatively, a pressure measuring device, such as a pressure transducer, may be used to measure the evaporator pressure. Other types of temperature and pressure sensors may be used. When a pressure transducer is used, the pressure sensor / transducer generates 160 a DC signal 162 proportional to the evaporator pressure. Typically, this signal is 162 between 0.5 and 4.5 V (AC). When a thermistor is used, the thermistor provides a resistance that is proportional to the temperature. This is in a voltage signal via a resistor divider, which is connected via a voltage source 162 transformed. The voltage signal 162 is an input to the control panel 140 and is powered by an A / D converter 148 converted into a digital signal. This digital signal, representing the evaporator pressure / evaporator temperature, can now be read by the microprocessor 150 be converted to a corresponding evaporator saturation temperature. This value is now entered into the freeze protection software routine, which is described in more detail in the following paragraphs. The control panel also includes an interface module 146 which is for turning off the radiator when the freezing point protection routine signals that shutdown is appropriate. The radiator may be shut down by any conventional method, for example by sending a signal to an engine starter / motor 118 who is the compressor 110 off. However, the invention is not necessarily limited to this shutdown method.

3 veranschaulicht eine Ausführungsform der Gefrierpunktroutine der vorliegenden Erfindung. Der Ablauf der Routine ist wie folgt. Wenn die Einheit vor dem Start gerade eingeschaltet worden ist, wird der Wert Einfrieren_Zählung während der Initialisierung gleich Null gesetzt. Einfrieren_Zählung ist der Wert eines Zählers, der die Zeit verfolgt, während der sich die Verdampfertemperatur über oder unter dem Gefrierpunkt befindet. Nach dem Starten der Routine geht die Routine zu Schritt 1. Wenn das Gefrier_Punkt-Merkmal nicht aktiv ist, geht die Routine zu Schritt 16 (durch den Kreis C angegeben). Während des Schritts 16 wird das Abschalten gelöscht. Beim Löschen des Abschaltens gibt die Steuerlogik an, dass basierend auf diesem Steuermerkmal kein Abschalten auftreten soll. Dann geht die Routine zu Schritt 17, bei dem der Status des Abschaltens angemerkt wird. Im vorliegenden Fall wird angemerkt, dass kein Abschalten stattfindet. Schritt 17 wird als Anmerken des Status des Abschaltens bezeichnet. Nach Schritt 17 endet die Routine (an welcher Stelle die Routine nach Ausführung weiterer Steuerroutinen erneut begonnen werden kann). Wenn in Schritt 1 festgestellt wird, dass das Gefrier_Punkt-Merkmal aktiv ist, geht die Routine zu Schritt 2. Der Wert von Gefrier_Punkt an dieser Stelle der Routine ist entweder gleich Null (wenn die Routine gerade initialisiert worden ist) oder hat den letzten verbleibenden Wert von Einfrieren_Zählung vor dem Ende der vorherigen Routine. In Schritt 2 wird die aktuelle Verdampfersättigungstemperatur bestimmt und eine Toleranzverschiebung wird in das System integriert. Diese Verschiebung kann in die Software eingegeben werden, wenn sie entwickelt wird, oder sie wird (durch ein Tastaturfeld) für eine bestimmte Anwendung manuell eingegeben. Vorzugsweise repräsentiert die Toleranzverschiebung den Sensorfehler für den ungünstigsten Betriebsfall. Beispielsweise kann sie eine programmierte Konstante gleich 0,44°C (0,8°F) für einen Thermistor und 0,56°C (1,0°F) für den Druckwandler sein. Dann geht die Routine zu Schritt 3. 3 Figure 1 illustrates one embodiment of the freezing point routine of the present invention. The procedure of the routine is as follows. If the unit has just been powered up before startup, the Freeze_Count value will be set to zero during initialization. Freeze_count is the value of a counter that tracks the time the evaporator temperature is above or below freezing. After starting the routine, the routine goes to step 1 , If the freeze_point feature is not active, the routine goes to step 16 (indicated by the circle C). During the step 16 the shutdown is deleted. When clearing the shutdown, the control logic indicates that no shutdown should occur based on this control feature. Then the routine goes to step 17 in which the status of the shutdown is noted. In the present case it is noted that no shutdown takes place. step 17 is referred to as annunciating the status of the shutdown. After step 17 ends the routine (at which point the routine can be restarted after executing further control routines). When in step 1 it is determined that the freeze-point feature is active, the routine goes to step 2 , The value of Freeze_Point at this point in the routine is either equal to zero (if the routine has just been initialized) or has the last remaining value of Freeze_Count before the end of the previous routine. In step 2 the actual evaporator saturation temperature is determined and a tolerance shift is integrated into the system. This shift can be entered into the software as it is being developed, or it can be entered manually (through a keypad) for a particular application. The tolerance shift preferably represents the sensor error for the most unfavorable operating case. For example, it may be a programmed constant equal to 0.44 ° C (0.8 ° F) for a thermistor and 0.56 ° C (1.0 ° F) for the pressure transducer. Then the routine goes to step 3 ,

Zu Zeitmessungszwecken der Einfrieren_Zählung-Variable wird vorliegend ein regelmäßiger Zeitabstand von einer Sekunde verwendet (es könnten jedoch andere Abstände verwendet werden). Einfrieren_Zählung wird einmal pro Sekunde inkrementiert oder dekrementiert, wodurch das Äquivalent eines Zeitmessers mit einer Auflösung von einer Sekunde erhalten wird. In Schritt 3 wird ein Zeitmesser, der bei Programminitialisierung auf eine Sekunde festgesetzt wurde, überprüft. Wenn eine Sekunde verstrichen ist, wird der Zeitmesser bei Schritt 4 zurückgestellt. Wenn die eine Sekunde nicht verstrichen ist, geht die Routine zu Schritt 9, wobei die Verbindung zwischen 3A und 3B durch den Kreis B angegeben ist. Wenn der Zeitmesser jedoch bei Schritt 4 zurückgestellt wurde, geht die Routine zu Schritt 5. Bei Schritt 5 wird die Verdampfertemperatur mit der Gefrier_Punkt-Temperatur plus der Toleranzverschiebung verglichen. Die Gefrier_Punkt-Temperatur ist der Gefrier_Punkt des Wassers im Kühler. Wenn die gemessene Verdampfertemperatur weniger beträgt als die Gefrier_Punkt-Temperatur plus Toleranzverschiebung, dann geht die Routine zu Schritt 7, bei dem der Wert der Einfrieren_Zählung um eins inkrementiert wird. Der Wert von Einfrieren_Zählung ist nun gleich der vorherigen Einfrieren_Zählung plus eins, und die Routine geht zu Schritt 9. Wenn dagegen die Verdampfertemperatur nicht geringer als die Gefrier_Punkt-Temperatur plus Toleranzverschiebung ist, geht die Routine zu Schritt 6. Wenn die Einfrieren_Zählung bei Schritt 6 größer als Null ist, dann geht die Routine zu Schritt 8, bei dem der Wert der Einfrieren_Zählung um eins dekrementiert wird. Der Wert der Einfrieren_Zählung ist nun gleich der vorherigen Einfrieren_Zählung minus eins, und die Routine geht zu Schritt 9. Wenn bei Schritt 6 der Wert der Einfrieren_Zählung nicht größer als Null ist, wird die Einfrieren_Zählung nicht dekrementiert, sondern bleibt gleich und die Routine geht zu Schritt 9.For timekeeping purposes, the freeze_count variable is here used a regular one second time interval (however, other distances could be used). Freeze_count is incremented or decremented once per second, giving the equivalent of a timepiece with a resolution of one second. In step 3 becomes a timer, which at program initialization to a Second, checked. When one second has elapsed, the timer will be at step 4 reset. If the one second has not elapsed, the routine goes to step 9 , where the connection between 3A and 3B is indicated by the circle B. However, if the timer is at step 4 has been reset, the routine goes to step 5 , At step 5 the evaporator temperature is compared to the freeze_point temperature plus the tolerance shift. The Freeze Point Temperature is the freezing point of the water in the cooler. If the measured evaporator temperature is less than the freeze point temperature plus tolerance shift then the routine goes to step 7 in which the value of the Freeze_Count is incremented by one. The value of Freeze_Count is now equal to the previous Freeze_Count plus one, and the routine goes to step 9 , On the other hand, if the evaporator temperature is not less than the freeze point temperature plus tolerance shift, the routine goes to step 6 , If the freeze_count at step 6 is greater than zero, then the routine goes to step 8th in which the value of the Freeze_Count is decremented by one. The value of the Freeze_Count is now equal to the previous Freeze_Count minus one, and the routine goes to step 9 , If at step 6 If the value of the Freeze_Count is not greater than zero, the Freeze_Count is not decremented but remains the same and the routine goes to step 9 ,

Einer der Aspekte der vorliegenden Erfindung und somit der vorliegend erläuterten veranschaulichenden Subroutine ist die Verhinderung, dass der Zähler sich jedes Mal, wenn die Temperatur über den Gefrierpunkt steigt, automatisch auf Null zurückstellt. In Schritt 8 wird der Wert der Einfrieren_Zählung (die die Gefrier punktzeit darstellt) um eins dekrementiert, wenn die Verdampfertemperatur größer oder gleich dem Gefrier_Punkt plus Verschiebung ist (unter der Annahme, dass die Einfrieren_Zählung größer als Null ist). Es wäre gefährlich, den Zähler jedes Mal zurückzustellen, wenn die Temperatur die Temperaturschwelle für einen Abstand von nur einer Sekunde übersteigt. Jedes vorübergehende Ansteigen über die Schwelle kann von einer großen Zeitdauer gefolgt sein, während der die Temperatur unterhalb der Schwelle liegt. Anstatt einer völligen Rückstellung, wenn die Temperatur zur Schwelle steigt, hört der Zähler mit dem Inkrementieren auf und dekrementiert stattdessen eine Zählung Richtung Null. Auf diese Weise stellt, wenn sich die Temperaturänderung umkehrt und die Temperatur unter die Schwelle fällt, der Einfrieren_Zählung-Wert die Zeitdauer (Anzahl der Inkremente, zum Beispiel eine Sekunde), die die Temperatur unter der Schwelle war, minus der Zeit, die die Temperatur über oder gleich der Schwelle war, dar. Indem nicht auf Null zurückgestellt wird, nur weil die Temperatur zuvor über die Schwelle gestiegen war, wird der Kühler für eine kürzere Zeit auf einer Temperatur unter der Schwelle belassen, als wenn der Zähler auf Null zurückgestellt worden wäre.One of the aspects of the present invention, and thus the illustrative subroutine discussed herein, is the prevention of the counter automatically resetting to zero each time the temperature rises above freezing. In step 8th the value of the freeze_count (representing the freeze point time) is decremented by one if the evaporator temperature is greater than or equal to the freeze_point plus displacement (assuming that the freeze_count is greater than zero). It would be dangerous to reset the counter each time the temperature exceeds the temperature threshold for a distance of only one second. Any transient rise above the threshold may be followed by a long period of time during which the temperature is below the threshold. Instead of a full reset when the temperature rises to the threshold, the counter stops incrementing and instead decrements a count towards zero. In this way, when the temperature change reverses and the temperature falls below the threshold, the freeze_count value represents the time duration (number of increments, for example, one second) that the temperature was below the threshold minus the time that the temperature By not being reset to zero just because the temperature had previously risen above the threshold, the radiator is kept at a temperature below the threshold for a shorter time than when the counter has been reset to zero would.

Diese Logik ist insbesondere für Situationen notwendig, in denen der Kühler am Rande des Gefrierpunkts arbeitet (d. h., wenn die Sättigungstemperatur um den Gefrierpunkt oszilliert).These Logic is especially for Situations necessary in which the radiator is on the verge of freezing operates (i.e., when the saturation temperature oscillated around the freezing point).

In Schritt 3 wird, wenn das Ein-Sekunden-Intervall nicht verstrichen ist, der Zeitmesser nicht zurückgestellt und die Routine geht zu Schritt 9 (die Verbindung zwischen 3A und 3B ist durch den Kreis B angegeben). Der Wert der Einfrieren_Zählung wird nur in Ein-Sekunden-Abständen inkrementiert oder dekrementiert, allerdings kann die Routine viele Male pro Sekunde vollendet werden.In step 3 if the one-second interval has not elapsed, the timer is not reset and the routine goes to step 9 (the connection between 3A and 3B is indicated by the circle B). The value of the Freeze_Count is only incremented or decremented at one-second intervals, but the routine can be completed many times per second.

Wie in den 3A und 3B gezeigt ist, geht die Routine von dem Abschnitt, der als Kreise A und B angegeben ist, zu Schritt 9. Bei Schritt 9 wird die Verdampfertemperatur mit der Gefrier_Punkt-Temperatur plus Toleranzverschiebung verglichen. Wenn die Verdampfertemperatur nicht weniger als die Gefrier_Punkt-Temperatur plus Toleranzverschiebung beträgt, dann geht die Routine zu Schritt 11. Wenn die Routine zu Schritt 11 geht, gibt es kein Abschalten. Bei Schritt 11 wird das Abschalten gelöscht und die Routine geht zu Schritt 17, wo der Status des Abschaltens angemerkt wird. In diesem Fall wird angemerkt, dass es kein Abschalten gibt und die Routine wird verlassen.As in the 3A and 3B is shown, the routine goes from the section indicated as circles A and B to step 9 , At step 9 the evaporator temperature is compared to the freeze_point temperature plus tolerance shift. If the evaporator temperature is not less than the freeze point temperature plus tolerance shift, then the routine goes to step 11 , When the routine is over 11 there is no shutdown. At step 11 the shutdown is cleared and the routine goes to step 17 where the status of the shutdown is noted. In this case, it is noted that there is no shutdown and the routine is exited.

Wenn jedoch die Verdampfertemperatur weniger als die Gefrier_Punkt-Temperatur plus Toleranzverschiebung bei Schritt 9 beträgt, dann geht die Routine zu Schritt 10. Bei Schritt 10 wird die Maximalzeit, die das Wasser auf der jeweiligen Verdampfertemperatur bleiben kann, ohne zu gefrieren, für die jüngst gemessene Temperatur berechnet. Diese entspricht der Zeit, die für ein vollständiges Erstarren des Wassers in dem Verdampferrohr benötigt würde, was zu einer Beschädigung des Kühlers führen würde. Wie zuvor erörtert wurde, basiert dies auf einem Szenarium für den ungünstigsten Betriebsfall, bei dem die Strömung in dem Rohr vollständig blockiert ist. Die Maximalzeit kann unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden, die eine erneute Aussage der vorstehenden Gleichung 1 zusammen mit den notwendigen Parametern, die für ihre Berechnung erforderlich sind, ist. Die nachstehend aufgeführten Werte für die Variablen hän gen von den vorhandenen spezifischen Wärmetauschereigenschaften und -bedingungen ab. Die unten angegebenen Werte sind rein exemplarisch. Schließlich wird die Sekundenzahl (für die Maximalzeit) auf der Basis, wie weit sich die Sättigungstemperatur unter dem Gefrierpunkt befindet, berechnet. Die Gleichung lautet wie folgt: Max. Zeit (Sekunden) = [θ* × LF × ρf ×[(ro/12)2/(((Tfr + TVerschiebung) – TMantel) × 1,8 ×kEis)]] × 3600wobei:
T_fr = 0°C (32,0°F)
T_Verschiebung = 0,44 bis 0,56 °C (0,8 bis 1,0°F)
T_Mantel = gemessene Sättigungstemperatur des Verdampfers
L_f = 143,6
k_Eis = 1,34
ρ_f = 57,3
h_o = 3000
r_o = 0,325
R = h_o × (r_o/(12 × k_Eis))
Wenn R größer als 10 ist, dann ist θ* = 0,25.However, if the evaporator temperature is less than the freeze_point temperature plus tolerance shift at step 9 is, then the routine goes to step 10 , At step 10 For example, the maximum time the water can stay at the particular evaporator temperature without freezing is calculated for the most recently measured temperature. This corresponds to the time that would be required for complete solidification of the water in the evaporator tube, which would lead to damage of the cooler. As previously discussed, this is based on a worst case scenario where the flow in the pipe is completely blocked. The maximum time may be calculated using the following formula, which is a re-statement of the above Equation 1 along with the necessary parameters required for its calculation. The values listed below for the variables depend on the specific heat exchanger properties and conditions available. The values given below are purely exemplary. Finally, the number of seconds (for the maximum time) is calculated on the basis of how far the saturation temperature is below the freezing point. The equation is lukewarm tet as follows: Max. Time (seconds) = [θ * × L F × ρ f × [(r O / 12) 2 / (((T Fri. + T shift ) - T coat ) × 1.8 × k ice cream )]] × 3600 in which:
T _fr = 0 ° C (32.0 ° F)
T _displacement = 0.44 to 0.56 ° C (0.8 to 1.0 ° F)
T _jacket = measured saturation temperature of the evaporator
L _f = 143.6
k _ice = 1.34
ρ _f = 57.3
h _o = 3000
r _o = 0.325
R = h _o × (r _o / (12 × k _ice ))
If R is greater than 10, then θ * = 0.25.

Sobald die Maximalzeit für das Einfrieren des Verdampferrohrs berechnet ist, wird der Einfrieren_Zählung-Wert mit dem Maximalzeitwert bei Schritt 12 verglichen. Da der Einfrieren_Zählung-Wert einmal pro Sekunde inkrementiert (oder dekrementiert) wird, steht der Einfrieren_Zählung-Wert für die Zeit in Sekunden, die die Sättigungstemperatur unter der Einfrierschwelle liegt (minus der Zeit, die die Sättigungstemperatur über der Einfrierschwelle liegt). Wenn der Einfrieren_Zählen-Wert größer als der Maximalzeitwert ist, dann geht die Routine zu Schritt 13, bei dem das Abschalten festgesetzt wird. Nach dem Festsetzen des Abschaltens geht die Routine zu Schritt 14. Bei Schritt 12 kann der Einfrieren_Zählen-Wert gleich oder kleiner dem Maximalzeitwert sein. Dies geschieht, wenn die Zeitdauer, die die Temperatur unterhalb der Schwelle gewesen ist (minus der vorstehend ange gebenen Zeitdauer) nicht die berechnete Zeitdauer, damit ein Einfrieren auftritt, erreicht hat. Die Routine geht zu Schritt 14.Once the maximum time for freezing the evaporator tube is calculated, the freeze_count value with the maximum time value at step 12 compared. Since the freeze_count value increments (or decrements) once per second, the freeze_count value stands for the time in seconds that the saturation temperature is below the freeze threshold (minus the time that the saturation temperature is above the freeze threshold). If the freeze_count value is greater than the maximum time value, then the routine goes to step 13 where the shutdown is set. After setting the shutdown, the routine goes to step 14 , At step 12 For example, the Freeze_Count value may be equal to or less than the maximum time value. This happens when the amount of time that the temperature has been below the threshold (minus the above indicated duration) has not reached the calculated time for freezing to occur. The routine is going to move 14 ,

Die Einheit kann immer noch abgeschaltet werden, wenn die Verdampfertemperatur unter eine vorbestimmte Minimaltemperatur gefallen ist. Diese Minimaltemperatur repräsentiert eine Temperatur, bei der das Einfrieren so schnell eintritt, dass es gefährlich wäre, den Kühler auch nur für kurze Zeit zu betreiben. Im Fall des vorstehenden Beispiels ist die Minimaltemperatur bei –3,9°C (25°F) festgesetzt. Bei Schritt 14 wird, wenn sich die Verdampfertemperatur unter der Minimaltemperatur befindet, bei Schritt 15 ein Abschalten festgesetzt. Wenn die Verdampfertemperatur nicht geringer als die Minimaltemperatur ist, wird kein Abschalten festgesetzt. Ein Abschalten kann jedoch bereits als Ergebnis von Schritt 13 festgesetzt worden sein. Der Status des Abschaltens oder sein Fehlen wird bei Schritt 17 angemerkt. Wenn ein Abschalten sowohl bei Schritt 13 als auch bei Schritt 15 festgesetzt wurde, kann das System so programmiert werden, dass beide Abschaltvorgänge bei Schritt 17 angemerkt werden. Wenn alternativ die Antwort auf die Schritte 12 und 14 nein lautete, dann werden keine Abschaltvorgänge festgesetzt und Schritt 17 merkt an, dass es keine Abschaltvorgänge gibt. Nach Schritt 17 wird die Routine stets verlassen. Die Routine kann danach sofort neu gestartet werden.The unit may still be turned off when the evaporator temperature has fallen below a predetermined minimum temperature. This minimum temperature represents a temperature at which freezing occurs so rapidly that it would be dangerous to operate the cooler for even a short time. In the case of the above example, the minimum temperature is set at -3.9 ° C (25 ° F). At step 14 when the evaporator temperature is below the minimum temperature, at step 15 set a shutdown. If the evaporator temperature is not lower than the minimum temperature, no shutdown is set. However, a shutdown can already be done as a result of step 13 have been fixed. The status of the shutdown or its absence is at step 17 noted. If a shutdown both at step 13 as well as at step 15 has been set, the system can be programmed so that both shutdowns at step 17 be noted. Alternatively, if the answer to the steps 12 and 14 No, then no shutdowns are set and step 17 notes that there are no shutdowns. After step 17 will always leave the routine. The routine can then be restarted immediately.

In dem vorstehenden Verfahren und System kann die Steuervorrichtung den Grund angeben, warum das Abschalten stattfindet. Neben den Gründen, die vorstehend für den Gefrierpunktschutz erörtert wurden, kann ein Abschalten aus anderen Gründen auftreten. Diese Angabe des Grundes für das Abschalten wird als Anmerken des Abschaltens bezeichnet.In In the above method and system, the control device give the reason why the shutdown takes place. Besides the reasons, the above for freezing point protection has been discussed, shutdown can occur for other reasons. This information the reason for the shutdown is referred to as annunciating the shutdown.

Claims

Method for switching off a water cooler to Prevention of excessive freezing of cooling water and damage the radiator, which includes the following steps: periodic measurement of the Temperature of the refrigerant in the cooler; periodic counting the length of time that the refrigerant below a predetermined freezing temperature of water in the cooler lies at predetermined intervals; periodic comparison the counted Time at predetermined intervals with a certain maximum time that the radiator can work if the refrigerant a measured temperature below the predetermined freezing temperature has, without the radiator to damage; and Turning off the radiator, if the counted Time the certain maximum time in one of the predetermined Distances exceeds.

The method of claim 1, further comprising the following Steps includes: Periodic comparison of the measured temperature at a predetermined minimum shutdown temperature; and Switch off the radiator, if the measured temperature is below the predetermined minimum shutdown temperature falls.

The method of claim 1, wherein the step of counting the length of time the refrigerant in the cooler is below a predetermined freezing temperature, the steps of elevating the count around a selective one Increment during each selected Distance to which the measured temperature falls below the predetermined one Freezing temperature falls, and reducing the count around the selected one Increment during each selected Distance to which the measured temperature is greater than or equal to the previous one fixed freezing temperatures is included.

The method of claim 3, further comprising the step switching off the radiator includes when the measured temperature is below a predetermined one Minimum shutdown temperature is, even if the count is not greater than the certain maximum time is.

The method of claim 1, further comprising the step calculating the determined maximum time during each preselected distance that includes the radiator with a measured temperature below that previously determined Freezing temperature can work.

The method of claim 5, wherein the determined maximum time, the cooler with a measured temperature below the predetermined freezing temperature can work without the cooler to damage, based on the assumption that water is blocked in the radiator is and no flow through the radiator takes place.

The method of claim 3, wherein the determined maximum time, the cooler with a measured temperature below the predetermined freezing temperature can work without the cooler to damage, on an empirical review of the cooler is determined based.

The method of claim 5, wherein the determined maximum time, the cooler with a measured temperature below the predetermined freezing temperature can work without the cooler to damage, the time is the most recent measured temperature corresponds.

The method of claim 3, wherein the step of Decreasing the count around a selected one Increment each time the measured temperature is greater or greater is equal to the predetermined freezing temperature, only then occurs if the count greater than Is zero.

The method of claim 1, wherein the predetermined distances for the Count and the comparison steps are the same distances.

The method of claim 1, wherein the step of Turn off the radiator can only be done if the measured temperature is below the previously fixed freezing temperature is.

The method of claim 1, wherein the predetermined Freezing temperature is the sum of the freezing point of the water in the cooler and a temperature compensation is.

The method of claim 6, wherein the particular Maximum time determined by the application of an analytical algorithm which is based on the heat exchange properties the radiator based.

The method of claim 1, wherein the step of periodic measurement of the temperature of the refrigerant in the radiator a direct temperature measuring device takes place.

The method of claim 1, wherein the step of periodic measurement of the temperature of the refrigerant in the radiator a pressure sensor takes place.

A system for shutting down a water cooler to prevent over-cooling of cooling water and damage to the radiator, comprising: a sensor ( 160 ) for periodically measuring the temperature of refrigerant in the radiator; and characterized in that it further comprises: means ( 144 ) for storing the maximum time that the refrigerant in the cooler may be at a measured temperature below a predetermined freezing temperature of water in the cooler without damaging the cooler; and a controller ( 150 ) periodically counting, at predetermined intervals, the length of time the measured temperature of the refrigerant is below the predetermined freezing temperature, comparing the time duration to the determined maximum time, and turning off the radiator when the counted time is more than the determined maximum time.

The system of claim 16, further comprising determining means for determining the maximum time during includes any distance that the radiator during during that Distance measured temperature may lie without damaging the radiator.

The system of claim 16, wherein the storage device (16) 144 ) stores multiple maximum times associated with different temperatures of the chiller.

The system of claim 16, wherein the storage device (16) 144 ) is a computer memory.

A system according to claim 17, wherein the controller ( 150 ) Software for incrementing the count by a preselected increment during each preselected distance at which the sensed temperature falls below the predetermined freezing temperature and decreasing the count by the preselected increment during each preselected distance to which the measured temperature is greater than or equal to previously set freezing temperature.